JP6936547B1

JP6936547B1 - 電流遮断装置

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Publication number: JP6936547B1
Application number: JP2020095992A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　淳一; 淳一鈴木; 健介垣内; 和裕黒田; 知大奥
Original assignee: Shoden Corp
Current assignee: Shoden Corp
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2040-06-02
Also published as: JP2021191155A

Abstract

【課題】装置全体の小型化、低コスト化を可能にし、漏電遮断器の二次側機器の制限電圧を低下させた電流遮断装置を提供する。【解決手段】主幹配線用遮断器ＭＣＣＢ０の二次側に接続された配線用遮断器ＭＣＣＢ１〜ＭＣＣＢｎ及び漏電遮断器ＥＬＣＢ１〜ＥＬＣＢｎと、電源用サージ防護装置ＳＰＤ０と、を備え、電源用サージ防護装置ＳＰＤ０は、主幹配線用遮断器ＭＣＣＢ０の二次側の配電線１０１〜１０３と第１，第２の共通接地極１１，１２との間に直列に接続されたヒューズＦ１〜Ｆ３と温度分離器ＴＦ１〜ＴＦ３と金属酸化物バリスタＭＯＶ１〜ＭＯＶ３とガス入り放電管ＧＤＴ１，ＧＤＴ２とを備え、共通接地極１１と配線用遮断器ＭＣＣＢ１〜ＭＣＣＢｎの二次側機器の接地端子とを共通接地線１１ｂにより接続し、共通接地極１２と漏電遮断器ＥＬＣＢ１〜ＥＬＣＢｎの二次側機器の接地端子とを共通接地線１２ｂにより接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、電源用のサージ防護装置（ＳＰＤ）を備えた分電盤、動力盤、電灯盤等の電流遮断装置に関するものである。

一般に、建物内に設置される分電盤や動力盤、電灯盤は、主幹配線用遮断器（主ＭＣＣＢ）の二次側に、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）のみによって過電流保護を行う回路と、漏電遮断器（ＥＬＣＢ）により過電流保護及び感電保護を行う回路と、を備えている。これら二つの保護回路において、接地抵抗値を２［Ω］以下に抑えることができない場合には個別にＤ種接地を行うことが必要になるため、分電盤等には独立した二つの接地端子を設けてＭＣＣＢの二次側機器とＥＬＣＢの二次側機器とを分離して接地することが行われている。

また、配電線に侵入した雷サージ電流から上記二次側機器を保護するために分電盤等に電源用サージ防護装置を内蔵する場合、主ＭＣＣＢの一次側または二次側に電源用サージ防護装置を接続し、その接地端子を分電盤の接地端子に接続している。
ここで、前述したごとく、分電盤等にＭＣＣＢ用とＥＬＣＢ用の接地端子がそれぞれ設けられている場合には、以下のような方法によって電源用サージ防護装置が実装されている。

まず、電源用サージ防護装置を実装する第１の方法は図２に示す通りである。
図２において、２０は分電盤、１００，１０１〜１０３は三相の配電線、ＭＣＣＢ_０は主幹配線用遮断器であり、主幹配線用遮断器ＭＣＣＢ_０の二次側には、配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎ、漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎ、及び、第１，第２の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１，ＳＰＤ_２が互いに並列に接続されている。なお、配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎ及び漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側には、図視されていないが、雷サージから保護するべき各種の二次側機器がそれぞれ接続されている。

第１，第２の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１，ＳＰＤ_２は、三相各相についてヒューズＦと温度分離器ＴＦと電圧制限形素子としての金属酸化物バリスタＭＯＶとが直列に接続され、その一括接続点と共通接地極１１，１２との間にそれぞれ接続された電圧スイッチング形素子としてのガス入り放電管ＧＤＴ_１，ＧＤＴ_２を備えている。

周知のように、ヒューズＦは過電流によって溶断する機能を有し、温度分離器ＴＦは、金属酸化物バリスタＭＯＶが過熱されて所定値まで上昇した時に端子間接続部（半田）が溶融して回路を遮断する機能を有する。
また、金属酸化物バリスタＭＯＶ及びガス入り放電管ＧＤＴ_１，ＧＤＴ_２は何れも非線形の電圧−電流特性を有する素子であり、金属酸化物バリスタＭＯＶでは、両端電圧が所定値を超えると電流が増加しても両端電圧がほぼ一定値を保つため発熱量が大きくなる。これに対し、ガス入り放電管ＧＤＴ_１，ＧＤＴ_２では、両端電圧がアーク電圧を超えると両端電圧が急激に低下し、その後は電流が増加しても両端電圧が低い値に保たれて発熱量は比較的小さくなる。

配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎの二次側機器を保護する第１の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１は、その接地端子が共通接地極１１及び接地線１１ａを介してＤ種接地され、漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側機器を保護する第２の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_２は、その接地端子が共通接地極１２及び接地線１２ａを介してＤ種接地されている。
なお、図２において、１１ｂは共通接地極１１と配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎの二次側機器の接地端子とを接続する共通接地線、１２ｂは共通接地極１２と漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側機器の接地端子とを接続する共通接地線である。

次に、電源用サージ防護装置を実装する第２の方法は図３に示す通りである。
図３の分電盤３０では、図２における第２の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_２に代えて、共通接地極１１，１２の間にガス入り放電管からなる接地間サージ防護装置ＳＰＤ_３が接続されている。その他の構成については、図２と同様である。

他の従来技術として、特許文献１には、図４に示すように、過電流保護機能付きの漏電遮断器ＥＬＣＢと、その二次側各相に接続されたブレーカ（配線用遮断器）ＢＲと、三相各相にヒューズと金属酸化物バリスタとの直列回路を備えた電源用サージ防護装置４１と、その接地端子ＥとブレーカＢＲの二次側機器（図示せず）の接地端子とを一括に接続して接地するための集中接地端子４２と、を備えた分電盤４０が記載されている。

特開２０１１−１０４８３号公報（図１Ａ等）

図２の従来技術では、分電盤２０に二個の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１，ＳＰＤ_２が内蔵されているため、装置が全体として大型化し、コストも高くなるという問題がある。
また、図３の従来技術は、接地間サージ防護装置ＳＰＤ_３が小型かつ比較的安価である反面、電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１と接地間サージ防護装置ＳＰＤ_３とが直列に接続されているので、漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側機器に対する保護性能は、電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１の保護性能と接地間サージ防護装置ＳＰＤ_３の保護性能とを加えた値になるため、二次側機器に対する制限電圧が増加するという問題があった。
更に、図４の従来技術は、ブレーカＢＲすなわち配線用遮断器のみを備えた分電盤４０を対象としており、図２や図３のように、二次側機器が接続される漏電遮断器を備えた分電盤については言及されていない。

そこで、本発明の解決課題は、配線用遮断器及び漏電遮断器を備えると共にこれらの二次側機器を保護するための電源用サージ防護装置を内蔵した分電盤、動力盤、電灯盤等の電流遮断装置において、装置全体の小型化、低コスト化を可能にし、かつ、漏電遮断器の二次側機器の制限電圧を低下させた電流遮断装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、主幹配線用遮断器の二次側に配線用遮断器及び漏電遮断器が互いに並列に接続され、前記配線用遮断器及び前記漏電遮断器に二次側機器がそれぞれ接続されると共に、前記主幹配線用遮断器の二次側と接地との間に電源用サージ防護装置が接続された電流遮断装置において、
前記電源用サージ防護装置は、
前記主幹配線用遮断器の二次側の配電線と第１の共通接地極及び第２の共通接地極との間に直列に接続された過電流保護用のヒューズと過熱時に分離される温度分離器と電圧制限形素子と電圧スイッチング形素子とを備え、
前記第１の共通接地極と前記配線用遮断器の二次側機器の接地端子とを第１の共通接地線により接続し、かつ、前記第２の共通接地極と前記漏電遮断器の二次側機器の接地端子とを第２の共通接地線により接続したものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電流遮断装置において、
前記主幹配線用遮断器の二次側の三相配電線に前記配線用遮断器及び漏電遮断器が互いに並列に接続され、
前記電源用サージ防護装置は、
前記ヒューズと前記温度分離器と前記電圧制限形素子との直列回路を三相分備えてこれらの直列回路の各一端を前記三相配電線にそれぞれ接続すると共に前記直列回路の各他端を一括接続し、その一括接続点を第１の前記電圧スイッチング形素子を介して前記第１の共通接地極に接続し、かつ、第２の前記電圧スイッチング形素子を介して前記第２の共通接地極に接続したものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した電流遮断装置において、
前記電圧制限形素子が金属酸化物バリスタであり、前記電圧スイッチング形素子がガス入り放電管であることを特徴とする。

本発明によれば、主幹配線用遮断器の二次側の配電線と接地との間に単一の電源用サージ防護装置を内蔵することにより、電流遮断装置の構成の簡略化、小型化、低コスト化が可能であり、しかも、漏電遮断器の二次側機器に対する制限電圧を低い値に抑制して二次側機器の低耐圧化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る分電盤の構成図である。従来の分電盤の構成図である。従来の分電盤の構成図である。特許文献１に記載された分電盤の構成図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る電流遮断装置を示しており、本発明を分電盤１０に適用した場合の構成図である。
図２，図３と同様に、主幹配線用遮断器ＭＣＣＢ_０の二次側の配電線１０１〜１０３には、配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎ及び漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎが互いに並列に接続されている。

また、配電線１０１〜１０３には、以下に述べる構成の単一の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０が接続されている。
この電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０は、ヒューズＦ_１，温度分離器ＴＦ_１，金属酸化物バリスタＭＯＶ_１からなる第１の直列回路と、ヒューズＦ_２，温度分離器ＴＦ_２，金属酸化物バリスタＭＯＶ_２からなる第２の直列回路と、ヒューズＦ_３，温度分離器ＴＦ_３，金属酸化物バリスタＭＯＶ_３からなる第３の直列回路と、を備えている。上記第１〜第３の直列回路の各一端は配電線１０１〜１０３にそれぞれ接続され、第１〜第３の直列回路の各他端は一括接続されたうえで第１のガス入り放電管ＧＤＴ_１と第１の共通接地極１１とを介してＤ種接地され、かつ、第２のガス入り放電管ＧＤＴ_２と第２の共通接地極１２とを介してＤ種接地されている。
図２と同様に、第１の共通接地極１１は、配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎの二次側機器（図示せず）の接地端子に第１の共通接地線１１ｂを介して接続され、第２の共通接地極１２は、漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側機器（図示せず）の接地端子に第２の共通接地線１２ｂを介して接続されている。

上述したように、図１の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０は、図２における第２の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_２を除去すると共に、第１の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１内のヒューズＦ，温度分離器ＴＦ及び金属酸化物バリスタＭＯＶからなる第１〜第３の直列回路と第１のガス入り放電管ＧＤＴ_１との接続点を、第２のガス入り放電管ＧＤＴ_２を介して共通接地極１２に接続した構成である。
すなわち、配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎの二次側の配電線１０１〜１０３と共通接地線１１ｂとの間に接続された二次側機器に対しては、電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０内の前記第１〜第３の直列回路をスター結線した回路と第１のガス入り放電管ＧＤＴ_１との直列回路が並列に接続され、また、漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側の配電線１０１〜１０３と共通接地線１２ｂとの間に接続された二次側機器に対しては、電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０内の前記第１〜第３の直列回路をスター結線した回路と第２のガス入り放電管ＧＤＴ_２との直列回路が並列に接続されることになる。

ここで、電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０の動作としては、配電線１０１〜１０３とＤ種接地との間に雷サージ電流が侵入すると、金属酸化物バリスタＭＯＶ_１〜ＭＯＶ_３及びガス入り放電管ＧＤＴ_１，ＧＤＴ_２が雷サージ電流を吸収すると共に、金属酸化物バリスタＭＯＶ_１〜ＭＯＶ_３の過熱時には温度分離器ＴＦ_１〜ＴＦ_３が動作して電流を遮断し、また、金属酸化物バリスタＭＯＶ_１〜ＭＯＶ_３の短絡故障等に起因する過電流に対してはヒューズＦ_１〜Ｆ_３が溶断して電流を遮断するものである。
なお、温度分離器ＴＦ_１〜ＴＦ_３またはヒューズＦ_１〜Ｆ_３の溶断による電流遮断動作を機械的動作に変換して取り出すことにより、警報出力や故障表示を行うことが可能である。

このように本実施形態においては、図２または図３における第１の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_１にガス入り放電管ＧＤＴ_２を追加した構成の単一の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０を、第１，第２の共通接地極１１，１２及び共通接地線１１ｂ，１２ｂを介して配線用遮断器ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎ及び漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側機器の接地端子にそれぞれ接続することにより、全ての二次側機器に対する雷サージ防護システムを構成することができる。
従って、分電盤１０の構成の簡略化、小型化、及びコストの低減が可能であると共に、図３のように漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの電源入力側に二つのサージ防護装置ＳＰＤ_１，ＳＰＤ_３が直列に接続されることがなく、漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側機器に対する制限電圧を単一の電源用サージ防護装置ＳＰＤ_０によって低い値に抑えることができる。このため、漏電遮断器ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎの二次側機器の低耐圧化を図ることができる。

なお、本発明に係る電流遮断装置は、分電盤以外の動力盤や電灯盤にも適用することが可能である。

１０：分電盤
１１：第１の共通接地極
１２：第２の共通接地極
１１ａ，１２ａ：接地線
１１ｂ：第１の共通接地線
１２ｂ：第２の共通接地線
１００，１０１〜１０３：配電線
ＭＣＣＢ_０：主幹配線用遮断器
ＭＣＣＢ_１〜ＭＣＣＢ_ｎ：配線用遮断器
ＥＬＣＢ_１〜ＥＬＣＢ_ｎ：漏電遮断器
ＳＰＤ_０：電源用サージ防護装置
Ｆ_１〜Ｆ_３：ヒューズ
ＴＦ_１〜ＴＦ_３：温度分離器
ＭＯＶ_１〜ＭＯＶ_３：金属酸化物バリスタ
ＧＤＴ_１：第１のガス入り放電管
ＧＤＴ_２：第２のガス入り放電管

Claims

主幹配線用遮断器の二次側に配線用遮断器及び漏電遮断器が互いに並列に接続され、前記配線用遮断器及び前記漏電遮断器に二次側機器がそれぞれ接続されると共に、前記主幹配線用遮断器の二次側と接地との間に電源用サージ防護装置が接続された電流遮断装置において、
前記電源用サージ防護装置は、
前記主幹配線用遮断器の二次側の配電線と第１の共通接地極及び第２の共通接地極との間に直列に接続された過電流保護用のヒューズと過熱時に分離される温度分離器と電圧制限形素子と電圧スイッチング形素子とを備え、
前記第１の共通接地極と前記配線用遮断器の二次側機器の接地端子とを第１の共通接地線により接続し、かつ、前記第２の共通接地極と前記漏電遮断器の二次側機器の接地端子とを第２の共通接地線により接続したことを特徴とする電流遮断装置。
請求項１に記載した電流遮断装置において、
前記主幹配線用遮断器の二次側の三相配電線に前記配線用遮断器及び漏電遮断器が互いに並列に接続され、
前記電源用サージ防護装置は、
前記ヒューズと前記温度分離器と前記電圧制限形素子との直列回路を三相分備えてこれらの直列回路の各一端を前記三相配電線にそれぞれ接続すると共に前記直列回路の各他端を一括接続し、その一括接続点を第１の前記電圧スイッチング形素子を介して前記第１の共通接地極に接続し、かつ、第２の前記電圧スイッチング形素子を介して前記第２の共通接地極に接続したことを特徴とする電流遮断装置。
請求項１または２に記載した電流遮断装置において、
前記電圧制限形素子が金属酸化物バリスタであり、前記電圧スイッチング形素子がガス入り放電管であることを特徴とする電流遮断装置。